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双离合器式自动变速器的研究
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摘要
在汽车传动系的发展过程中,自动变速一直是人们追求的目标。
    随着计算机技术在汽车领域的广泛应用,自动变速技术得到了飞速
    的发展。在轿车日益普及,非熟练驾驶员大量增加的今天,汽车自动
    变速器的应用有着更加重要的意义。
     电控机械式自动变速器(AMT)具有传动效率高、价廉、易于制
    造等优点,可以充分利用现有手动变速器的生产设备,特别适合像
    我国这种变速器生产厂家绝大部分使用手动变速器生产设备的情
    况。
     AMT 是非动力换档,在换档过程中存在动力中断,因此在起步
    和换档品质上始终和 AT 相比有一定的差距。动力换档机械式自动变
    速器是在传统的 AMT 基础上的创新和改造,它继承了 AMT 效率高、
    成本低的优点,同时又解决了换档过程中动力中断的问题,极大地
    提高了机械式自动变速器的市场竞争力。现在的动力换档机械式自
    动变速器主要有扭矩辅助型 AMT 和双离合器式自动变速器两种。
     双离合器式自动变速器(DCT)是新一代的机械式自动变速器,
    它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便
    宜等许多优点,起步和换档品质优良,具有良好的发展前景。
     双离合器式自动变速器的研究在国内还处于起步阶段,对它的
    深入研究和产品化必将对提高我国自动变速器的自主开发能力具有
    积极的意义。
     本文分析了双离合器式自动变速器的系统构成;设计了双质量
    飞轮扭转减振器的质量、刚度和阻尼参数并进行了怠速工况的仿真
    研究;建立了离合器液压系统充油和放油过程的数学模型并用
    Matlab/Simulink 进行了仿真;建立了动力传动系统的数学模型,
    对换档过程进行了分析。
     全文共分五章:
     第一章介绍了自动变速器的发展过程,分析了双离合器式自动
    变速器的优点和应用前景,提出了本文的研究目的、意义和主要研
    究内容。
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    吉林大学硕士研究生学位论文
     第二章分析了双离合器式自动变速器的系统构成。分析了单中
    间轴式 DCT 的结构特点,以一挡升二档为例,分析了在不同档位时
    的功率流向和换档过程;介绍了 DCT 的系统构成和基本控制思想;
    分析了液压系统的三个组成部分:双离合器控制部分、换档机构控
    制部分和冷却部分;对三部分的工作原理进行了分析;介绍了车辆
    中常用的三种离合器压力缓冲控制方法:液压缓冲阀控制、电液比
    例压力控制和高速开关阀脉宽调制控制;分析了三种方法的优缺点
    和应用情况。
     第三章主要目的是设计双质量飞轮减振器。首先介绍了传统的
    离合器从动盘式扭转减振器的功能,分析了单级线性减振器的缺点
    和多级非线性扭转减振器各级的作用,介绍了目前扭转减振器的发
    展方向;介绍了双质量飞轮减振器的基本结构,从避免怠速共振、
    减小弹簧刚度和齿轮油的使用三个方面说明了双质量飞轮减振器的
    优点;按照参数选取原则确定了质量、刚度和阻尼参数;建立了动
    力传动系统的数学模型,进行了怠速工况的振动特性仿真研究,结
    果表明,双质量飞轮减振器在性能上要远远优于传统的从动盘式减
    振器。
     第四章对离合器液压系统进行研究。分析了离合器液压系统的
    组成以及充油和放油过程离合器油压的控制方法;介绍了高速开关
    阀的结构和工作原理,推导了平均流量公式;分析了开关阀的流量
    —占空比特性,得到了流量的无因次方程和空载的流量特性;利用
    活塞运动方程、流量连续性方程和开关阀的平均流量方程,分别建
    立 了 离 合 器 液 压 系 统 充 油 和 放 油 过 程 的 数 学 模 型 , 在
    Matlab/Simulink 中建立了仿真模型,由仿真结果可以看出,在充
    油阶段,蓄能器起到了较好的压力缓冲作用,可以保证离合器作用
    压力的平稳增长;在实际应用中,给高速开关阀输入适当占空比的
    电压信号,即可以得到需要的控制油压特性。
     第五章对双离合器式自动变速器的换档过程进行研究。分析了
    双离合器式自动变速器的换档冲击产生原因及影响换档品质的因
    素,提出了以换档时间Tsh和冲击度 j 做为换档品质的评价指标。按
    照一定的简化原则,建立了系统的动力学模型并建立了数学模型;
    分析了在接合和分离状态下离合器传递扭矩的大小和方向;对换档
    过程进行了分析;建立了发动机的空载、有载稳态和动态模型,分
     71
    
    
    摘要
    析了常用的三种发动机控制方式。
     总之,本文对双离合器式自动变速器的液压系统、双质量飞轮
    扭转减振器和换档过程进行了研究,对下一步的研究和开发工作有
    一定的参考价值。
Automatic transmission has always been the goal in the development of
    automotive powertrain system. With the wide application of computer technology
    in the automotive industry, automatic transmission technology has developed
    quickly. Today, the application of automatic transmission has been more significant
    when car has been more and more popular and the number of inexperienced driver
    has increased a lot.
    Automated Manual Transmission (AMT) has the advantage of high efficiency, low
    cost and easily manufactured. So, the current manufacture equipment of manual
    transmission can be adequately used and particularly suitable for companies in
    China most of which use manual transmission manufacturing equipment.
    AMT is not powershift transmission and there is interruption of torque during the
    shift. So the launch performance and shift quality of AMT cannot be compared to
    Automatic Transmission (AT) to some extent. Powershift AMT is the innovation
    and change of the conventional AMT. It inherits the advantage of high efficiency
    and low cost of AMT and eliminate the power interruption of AMT during shift so
    largely improve the market competitiveness. The current powershift AMT has two
    types: auxiliary torque AMT and double clutch transmission (DCT).
    DCT is a new generation automated mechanical transmission. It inherits the
    advantage of conventional AMT and has excellent shift quality and launch
    performance. So it has a bright market prospect. The research of DCT is at the
    beginning stage in China. Further research and manufacture of it will definitely
    have positive significance to the improvement of ability to develop automatic
    transmission in China.
    This thesis analyzes the system structure of DCT; design the mass, stiffness and
    damp parameters of dual mass flywheel and completes the idle speed simulation. I
    also set up the math model of filling and draining oil processes and simulate the
    processes in Matlab/Simulink. Also, I analyze the shift process.
    The thesis is composed of five chapters. In the first chapter I introduce the
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    Abstract
    development process of automatic transmission in the first instance. Then I analyze
    the advantages and application prospect of DCT and propose the object,
    significance and content of the paper.
    In the second chapter I analyze the system structure of double clutch transmission.
    First I analyze the structure characteristic of single middle shaft DCT and discuss
    the power flow and shift process in the case of shift from first speed to second
    speed. Then I introduce the system structure and the basis control method of DCT.
    I analyze the three components of DCT hydraulic system and the working
    principle of each part. Then I introduce three buffering methods of clutch hydraulic
    pressure in common use and analyze the advantages and disadvantages of every
    method.
    The main object of the third chapter is to design the dual mass flywheel (DMFW).
    Firstly I introduce the function of conventional vibration damper in the driven plate
    of clutch and analyze the disadvantages of single stage linear vibration damper and
    the functions of each stage in the multi-stage nonlinear vibration damper. Then I
    introduce the basis structure of DMFW and explain the advantages of it from the
    aspects of avoiding resonance in idle speed, reducing the stiffness of spring and
    using gear oil. I determine the mass, stiffness and damp parameters of DMFW
    according to the parameter selecting principle and carry through vibration
    simulation in idle speed on the basis of setting up the math model of powertrain
    system. The result shows that the DMFW is far better than the conventional
    vibration damper.
    The fourth chapter is the research of clutch hydraulic system. In the first instance I
    analyze the components of clutch hydraulic system and the control methods of
    filling and draining oil of clutch. Then I introduce the structure and working
    principle of high-speed valve (HSV) and analyze the stat
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